匹配关节置换手术机器人的末端执行机构制造技术

本发明专利技术提出了一种使用方便的匹配关节置换手术机器人的末端执行机构。本发明专利技术的匹配关节置换手术机器人的末端执行机构由套筒、把手和连杆构成，把手的一端与套筒外壁固定连接，把手的另一端设有用于与手术机器人的机械臂连接的底座；连杆可拆卸地安装于套筒内，连杆的两端分别露出于套筒的两端；所述连杆的一端设有驱动器连接的驱动器连接结构，另一端设有用于安装执行件的执行件连接结构。操作者通过把手施加外力，可移动机械臂及执行机构；驱动器通过连杆将扭矩或者冲击力施加到执行件上，驱动执行件工作；套筒用于锁定和更换手术器械，例如适用不同手术的连杆，通过末端执行机构，就能够快速且容易的安装和卸载不同功能的附件，缩短手术时间。

End-effector of a matching joint replacement robot

The invention provides an end-effector of a convenient matching joint replacement operation robot. The end-effector of the matching joint replacement surgery robot is composed of a sleeve, a handle and a connecting rod. One end of the handle is fixedly connected with the outer wall of the sleeve, and the other end of the handle is provided with a base for connecting with the manipulator of the surgery robot. The connecting rod is detachably installed in the sleeve, and the two ends of the connecting rod are exposed at both ends of the sleeve respectively. The actuator connection structure is connected, and the actuator connection structure for installing the actuator is provided at the other end. Operators exert external force on the handle to move the arm and actuator; actuators apply torque or impact force on the actuator through the connecting rod to drive the actuator to work; sleeves are used to lock and replace surgical instruments, such as connecting rods for different operations. Through the end actuator, different functional accessories can be installed and unloaded quickly and easily, and the operation can be shortened. Time.

【技术实现步骤摘要】
匹配关节置换手术机器人的末端执行机构
本专利技术属于医疗器械
，具体涉及到一种手术机器人的部件结构。
技术介绍
在传统的髋关节置换手术中，医生手持电动打磨钻对患者病灶部位进行打磨，然后安装对应型号的假体，这种操作方式不仅需要耗费大量人力，而且手术精度得不到保证。近年来，外科医生越来越多的倾向于借助关节置换手术机器人实施手术，这大幅提升了打磨和安装的精度和效率，大幅降低了手术的翻修率。手术机器人的末端执行机构对简化手术繁琐度、缩短手术时间，保证手术精度具有重要作用。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种使用方便的匹配关节置换手术机器人的末端执行机构。本专利技术的匹配关节置换手术机器人的末端执行机构由套筒、把手和连杆构成，所述把手的一端与套筒外壁固定连接，把手的另一端设有用于与手术机器人的机械臂连接的底座；所述连杆可拆卸地安装于套筒内，连杆的两端分别露出于套筒的两端；所述连杆的一端设有驱动器连接的驱动器连接结构，另一端设有用于安装执行件的执行件连接结构。手术机器人的机械臂为协作式机械臂，把手通过底座与机械臂的末端固定连接，操作者通过把手施加外力，可移动机械臂及执行机构；驱动器通过连杆将扭矩或者冲击力施加到执行件上，驱动执行件工作；套筒用于锁定和更换手术器械，例如适用不同手术的连杆。在髋关节置换手术期间，通过末端执行机构，就能够快速且容易的安装和卸载不同功能的附件，缩短手术时间。进一步地，为保证套筒与连杆的可靠连接，避免连杆在工作过程中脱出套筒，所述套筒与连杆设有互相配合以限制连杆在套筒内轴向位移的轴向限位结构。具体来说，所述轴向限位结构由套筒限位结构和连杆限位结构组成，所述套筒限位结构包括设置于套筒侧壁的腔室，所述腔室内活动安装有控制件，所述控制件的一端伸出至腔室外部；所述控制件通过弹簧与套筒连接；所述腔室内还放置有限位珠，所述限位珠位于腔室内侧侧壁与控制件之间，所述腔室内侧侧壁在对应限位珠的位置设有直径小于限位珠直径的通孔，所述控制件在对应限位珠的位置设有限位台阶；所述连杆限位结构为设置于连杆侧面的限位凹槽，限位凹槽的截面为弧形。上述轴向限位结构的工作原理如下：在正常使用状态，弹簧的弹力将控制件拉向套筒的腔室，使得控制件的限位台阶压向限位珠，限位珠在限位台阶的压力作用下向腔室内侧侧壁方向移动，并部分突出于通孔而嵌入到连杆侧面的限位凹槽内，从而将连杆轴向方向上的移动锁死，使连杆只能在套筒内自由转动而不能轴向移动，实现轴向限位的功能。在需要拆换连杆时，只需要抓住控制件露出于腔室外部的端部，克服弹簧的弹力将控制件向腔室外部拉动，控制件移动一定距离后，控制件的限位台阶就会脱离与限位珠的接触，限位珠失去限位台阶的限位后，其活动空间加大，可以沿着套筒的径向方向移动，此时拉动连杆，连杆的截面为弧形的限位凹槽就会施加给限位珠径向的作用力，使限位珠退回到腔室内而不再嵌入到限位凹槽内，此时连杆没有限位珠的限位力，可以沿套筒的轴向移动，从套筒内拆出。进一步地，所述控制件为截面为圆形的筒状结构；所述限位凹槽为环形槽，所述限位珠有多个，并均匀分布于套筒的同一截面上，这样限位珠可以在多个方向对连杆施加比较均衡的轴向限位作用力，在实现轴向限位的同时，还可以确保连杆在转动过程中保持与套筒轴线的平行，进而提高手术精度。进一步地，所述把手的轴向与套筒的轴向之间的夹角为锐角，以方便操作者施力，相比于同类别产品握持感更好，操作性更强，能够缓解外科医生的手术疲劳。进一步地，所述把手上设有用于安装定位跟踪器的定位跟踪器安装孔，在手术过程中，通过定位跟踪器可以提高末端执行机构的定位精度，进而改善手术的精度。上述定位跟踪器可以为磁定位传感器或者光学定位传感器等，此处不再赘述。本专利技术的末端执行机构安装在机械臂末端，能够保证末端执行机构与机械臂之间的精确且可重复的相对位置关系，保证系统精度；该末端执行机构的轴向限位机构能够限制连杆在套筒内的运动，保证连杆相对末端执行机构的精确轴向，同时还能够使手术过程中的工具更换更方便快捷，简化手术繁琐度、缩短手术时间，而通过在末端执行机构上安装定位追踪器，能够实时捕获执行件的位姿信息，提高手术精度。附图说明图1是末端执行机构的整体结构示意图。图2是末端执行机构的使用状态示意图。图3是套筒的剖视图。图4是套筒与连杆的配合示意图(连杆为轴向锁紧状态)。图5是套筒与连杆的配合示意图(连杆为轴向释放状态)。图6是髋臼打磨连杆的结构示意图。图7是髋臼杯安装连杆的结构示意图。附图标示：1、套筒；11、腔室；12、控制件；13、弹簧；14、限位珠；15、限位台阶；2、把手；21、底座；22、定位跟踪器安装孔；3、连杆；31、驱动器连接结构；32、执行件连接结构；33、限位凹槽；4、机械臂；5、执行件；6、定位跟踪器；7、塑料保护套；8、标定点。具体实施方式下面对照附图，通过对实施实例的描述，对本专利技术的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理等作进一步的详细说明。实施例1：本实施例提出了一种使用方便的匹配关节置换手术机器人的末端执行机构。如图1、3、6、7所示，本实施例的匹配关节置换手术机器人的末端执行机构由套筒1、把手2和连杆3构成，所述把手2的一端与套筒1外壁固定连接，把手2的另一端设有用于与手术机器人的机械臂连接的法兰式底座21，把手2上设有用于安装定位跟踪器的定位跟踪器安装孔22；所述连杆3可拆卸地安装于套筒1内，连杆3的两端分别露出于套筒1的两端；所述连杆3的一端设有驱动器连接的驱动器连接结构31，另一端设有用于安装执行件5的执行件连接结构32。为保证套筒1与连杆3的可靠连接，避免连杆3在工作过程中脱出套筒1，所述套筒1与连杆3设有互相配合以限制连杆3在套筒1内轴向位移的轴向限位结构。具体来说，如图3、4、5所示，所述轴向限位结构由套筒限位结构和连杆限位结构组成，所述套筒限位结构包括设置于套筒1侧壁的腔室11，所述腔室11内活动安装有控制件12，所述控制件12的一端伸出至腔室11外部；所述控制件12通过弹簧13与套筒1连接；所述腔室11内还放置有限位珠14，所述限位珠14位于腔室11内侧侧壁与控制件12之间，所述腔室11内侧侧壁在对应限位珠14的位置设有直径略小于限位珠14直径的通孔，所述控制件12在对应限位珠14的位置设有限位台阶15；所述连杆3限位结构为设置于连杆3侧面的限位凹槽33，限位凹槽33的截面为弧形。上述限位珠14最好采用强度较高的钢珠。上述轴向限位结构的工作原理如下：如图4所示，在正常使用状态，弹簧13的弹力将控制件12拉向套筒1的腔室11(即弹簧13施加给控制件12的弹力方向是朝向于图4中的右侧方向)，使得控制件12的限位台阶15压向限位珠14，限位珠14在限位台阶15的压力作用下向腔室11内侧侧壁方向移动，并部分突出于通孔而嵌入到连杆3侧面的限位凹槽33内，从而将连杆3轴向方向上的移动锁死，使连杆3只能在套筒1内自由转动而不能轴向移动，实现轴向限位的功能。如图5所示，在需要拆换连杆3时，只需要抓住控制件12露出于腔室11外部的端部，克服弹簧13的弹力将控制件12向腔室11外部拉动，控制件12移动一定距离后，控制件12的限位台阶15就会脱离与限本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种匹配关节置换手术机器人的末端执行机构，其特征在于由套筒、把手和连杆构成，所述把手的一端与套筒外壁固定连接，把手的另一端设有用于与手术机器人的机械臂连接的底座；所述连杆可拆卸地安装于套筒内，连杆的两端分别露出于套筒的两端；所述连杆的一端设有驱动器连接的驱动器连接结构，另一端设有用于安装执行件的执行件连接结构。

【技术特征摘要】
1.一种匹配关节置换手术机器人的末端执行机构，其特征在于由套筒、把手和连杆构成，所述把手的一端与套筒外壁固定连接，把手的另一端设有用于与手术机器人的机械臂连接的底座；所述连杆可拆卸地安装于套筒内，连杆的两端分别露出于套筒的两端；所述连杆的一端设有驱动器连接的驱动器连接结构，另一端设有用于安装执行件的执行件连接结构。2.根据权利要求1所述的匹配关节置换手术机器人的末端执行机构，其特征在于所述套筒与连杆设有互相配合以限制连杆在套筒内轴向位移的轴向限位结构。3.根据权利要求2所述的匹配关节置换手术机器人的末端执行机构，其特征在于所述轴向限位结构由套筒限位结构和连杆限位结构组成，所述套筒限位结构包括设置于套筒侧壁的腔室，所述腔室内活动安装有控制件，所述控制件的一端伸出至腔室外部；所述控制件通过...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔天，宋亦旭，文理为，
申请(专利权)人：杭州键嘉机器人有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33